影响单晶铝孔洞塌缩过程的因素的分子模拟研究

来源 :第十五届全国物理力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacky20000
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  延性金属的破坏主要是由于金属材料内部的孔洞成核、增长和合并导致。但是孔洞的弹塑性变形特性与材料的微观和介观结构密切相关。所以深入认识延性金属材料的力学行为需要从传统的宏观层次逐步转入介观乃至微观层次的研究。本文运用基于分子动力学(MD)原理开发的LAMMPS软件对含纳米孔洞的单晶铝材料进行沿[100]晶向的单轴高应变率(4×109 s-1)均匀变体积压缩和沿主轴方向的三轴高应变率均匀变体积压缩的对比模拟研究。探究高压、高应变率下,纳米孔洞塌缩过程的差异。本文主要发现三点差异:首先,相比于三轴压缩,在相同的体积应变下,单轴压缩纳米孔洞表面的位错环更容易发射(塑性变形),纳米孔洞的塌缩也更快。其次,温度的升高会带来原子间能量的涨落。无论是三维压缩还是一维压缩,涨落都会导致在更小的体积应变下,位错环开始发射。并且随着温度的升高,位错环发射的对称性也遭到了破坏。这一点在三维冲击压缩中尤为明显,导致其位错环的自锁结构在常温时不易发生。最后,纳米孔洞的半径越小,位错环发射需要的体积应变越大,相应的压力也更大。但是当纳米孔洞的半径在一个纳米时,孔洞的位错环发射机制开始发生明显的改变。位错环增长过程中滑移面会出现合并作用。以上三点,都可以从文中我所列出的纳米孔洞位错环发射图直观的看到。
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